Convencións tipográficas:

Transcripción

1 Cada vez en mayor medida, a través del espacio que nos rodea se propagan ondas electromagnéticas de diferentes rangos de frecuencia y de muy diversa utilidad. Mientras el ser humano percibe algunas de ellas simplemente por el hecho de estar consciente (luz visible, por ejemplo), en otros casos no se advierte su existencia sin determinados utensilios destinados a tal efecto. Una onda electromagnética tiene asociados ciertos parámetros que la caracterizan: amplitud, frecuencia, período, fase,... Jugando con esos parámetros somos capaces de trasmitir con ella información. Las señales de Radio y TV que se propagan en el espacio son ondas electromagnéticas que se transmiten a la velocidad de la luz, km/ s, con unas determinadas frecuencias. manual de antenas Manual desenrolado polo Servicio de Publicacións de PC Carrier. Para uso exclusivo como material de apoio ó programa lectivo. 00

2 Convencións tipográficas: Como norma xeral, na maioría dos manuais da escola, atoparás verbas en negrita, en cursiva ou ben en versalita. O seu significado é como sigue: Negritas: Nos manuais de contido informático, sinalan accións, ordes de execuxión ou comandos de menú (incluido o camiño do menú para chegar ata o comando, cando así veña incluido). Tamén botóns e casillas de verificación. Ademais, verbas ou conceptos de suma importancia no contexto. Cursivas: Nomes de menús cando aparezan sós no texto, ou ben cadros de configuración, cadros de mensaxe, cadros de resposta, pestanas nun cadro es similares. Tamén sinalan nome de teclas u combinación das mesmas. Ademais, verbas pouco usuais que non teñen, no contexto, importancia dabondo para seren resaltadas en negrita. VERSALITAS: Nomes de arquivos informáticos, verbas que haberán de ser tecleadas polo usuario, nomes de capítulo ou ben de apartados concretos. Servizo de Publicacións de Pc Carrier Todo-los dereitos reservados 1º edición, Xaneiro de 2.000

3 índice 1 sinais de radio e tv 7 1 bandas asignadas 7 2 principios da antena 9 1 reciprocidad 2 construcción de las antenas 3 polarización de la antena 4 polarización vertical 11 5 polarización horizontal 11 6 polarización elíptica y circular 12 7 transferencia de potencia máxima 12 8 ondas estacionarias de la antena 12 9 la antena de media onda o dipolo 13 carga de la antena 14 3 propagación 1 tipos 2 caracteristicas 16 4 tv terrestre 17 1 los canales de tv 17

4 páxina 4 m a n u a l d e a n t e n a s 4 decibelio 19 5 o cable coaxial 21 1 constitucion 21 2 tipos de cable coaxial 21 3 atenuación 22 6 recepción de televisión terrestre 23 1 materiales para la recepcion de tv 23 7 materiales en antenas colectivas 23 8 sistemas de antena individual 27 1 antenas interiores 29 2 amplificadores de vivienda 29 3 amplificadores banda ancha 29 9 sistema captador de sinais 31 1 antenas 31 2 antenas yagui 32 3 antena panel 33 4 antenas especiales 34 5 preamplificadores materiais do equipo de cabeza 37 1 amplificadores 37 2 conversores 39 3 moduladores 4 mezcladores 5 filtros 41 6 atenuadores 42 7 ecualizadores materiais de rede de distribución 47 1 repartidores 47 2 derivadores 48

5 páxina 5 m a n u a l d e a n t e n a s 3 cajas de paso y tomas instalacións de a. c. (matv) 55 1 configuración de la instalación 55 2 señal en antenas colectivas 56 3 niveles de señal en las tomas 59 4 calculo instalación colectiva sistema captador de sinais 63 1 selección de antena 63 2 problemas en instalaciones 66 3 instalación de antenas terrestres 66 4 selección de preamplificadores instalación do equipo de cabeza 69 1 selección del amplificador de cabeza 69 2 amplificadores con sistema Z 70 instalación rede de distribución 75

6 páxina 6 m a n u a l d e a n t e n a s

7 1 sinais de radio e tv PC Carrier Las señales de Radio y TV pueden ser de naturaleza analógica o digital. En cuanto al medio, pueden transmitirse por cable o por el espacio, pudiendo realizarse esta última a través de un satélite o a través de emisores terrestres. Cada vez en mayor medida, a través del espacio que nos rodea se propagan ondas electromagnéticas de diferentes rangos de frecuencia y de muy diversa utilidad. Mientras el ser humano percibe algunas de ellas simplemente por el hecho de estar consciente (luz visible, por ejemplo), en otros casos no se advierte su existencia sin determinados utensilios destinados a tal efecto. Una onda electromagnética tiene asociados ciertos parámetros que la caracterizan: amplitud, frecuencia, período, fase,... Jugando con esos parámetros somos capaces de trasmitir con ella información. Las señales de Radio y TV que se propagan en el espacio son ondas electromagnéticas que se transmiten a la velocidad de la luz, km/s, con unas determinadas frecuencias. 1.1 bandas asignadas Dentro del espectro de frecuencias radioeléctricas, las bandas asignadas para servicio de radiodifusión de Radio y TV son las siguientes: Onda larga: 0,-0,285 MHz Radio Onda Media: 0,52-1,60 MHz Radio Onda Corta: 2,-26,0 MHz Radio VHF: Banda I: MHz TV terrena* Banda II: FM FM 87-1 MHz Radio

8 páxina 8 m a n u a l d e a n t e n a s Banda III: MHz TV terrena* UHF: Banda IV: MHz TV terrena Banda V: MHz TV terrena Ku: FSS inferior:,7-11,7 GHz TV satélite DBS: 11,7-12,5 GHz TV satélite FSS superior: 12,5-12,75 GHz TV satélite Tanto la Banda I como la III dejarán de emplearse en España para el servicio de TV terrestre en breve.mientras una señal de radio tiene una única frecuencia (audio), una señal de TV se asocia a un grupo de frecuencias, ya que se compone de varias señales: vídeo, audio, color, sincronismos.

9 2 principios da antena PC Carrier La definición formal de una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio y televisión. Convierte la onda guia da por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre. En un sistema transmisor, una señal eléctrica de radiofrecuencia (RF) se genera en el oscilador maestro (OM), amplificada por las etapas de amplificación de RF, y modulada por una señal procedente de un modulador. La señal modulada se amplifica y llega a una antena, donde se radia al espacio como una onda electromagnética. A partir de aquí, estas ondas electromagnéticas se propagan (viajan) por la atmósfera. En un sistema receptor, la antena es la que capta las ondas electromagnéticas, convirtiéndolas en corrientes alternas que son utilizadas por el receptor, el que extrae la señal moduladora, la amplifica y la aplica a un transductor de salida. Debido a las importantes perdidas durante el recorrido de la onda entre el Figura 1

10 páxina m a n u a l d e a n t e n a s transmisor y el receptor, y para proporcionar suficiente intensidad de señal en el receptor, la potencia transmitida debe de ser alta o las antenas de transmisión y recepción han de tener gran eficacia. 1 reciprocidad El comportamiento de las antenas de transmisión y recepción es idéntico. Por tanto la misma antena puede utilizarse para transmitir o recibir. La capacidad de intercambio del uso funcional de una antena se denomina reciprocidad. 2 construcción de las antenas Las antenas se construyen a partir de conductores en forma de cables o varillas dispuestas para proporcionar la máxima eficacia en la generación o captación de ondas electromagnéticas. 3 polarización de la antena Para alcanzar una máxima eficacia de funcionamiento también es necesario que las antenas transmisoras y receptoras tengan la misma polarización, es decir, las dos deben de estar situadas en posición horizontal o vertical. La polarización de una onda electromagnética es la corriente de las líneas eléctricas o flujo de la onda. Las antenas pueden colocarse físicamente en posición vertical u horizontal con respecto a la tierra. La dirección del campo eléctrico desde la antena emisora llamado diagrama de radiación se determina por la posición física de la antena y se denomina polarización. El uso que se vaya a dar a la antena determina su posición física. Figura 3 Figura 2

11 páxina 11 m a n u a l d e a n t e n a s 4 polarización vertical Una antena construida de forma que un extremo apunte hacia el cielo y el otro directamente hacia el centro de la tierra. Este tipo se conoce como antena vertical y se dice que tiene polarización vertical. Sin embargo polarización vertical significa que la radiación más importante se transmite en el plano horizontal, no en el plano vertical (ver figura 1). Si medimos la intensidad de las ondas de radio enviadas desde una antena vertical a una determinada distancia de Figura 5 la antena, podremos observar de este modo que estas ondas son de igual intensidad a la misma distancia en todas las direcciones horizontales de la antena. Una antena polarizada verticalmente recibe el nombre de una antena no direccional o omnidireccional. Estos tipos de antena son antenas utilizadas en transmisión y recepción de AM (ver figura 2). 5 polarización horizontal Una antena instalada de tal manera que quede paralela a la superficie de la tierra se conoce como antena horizontal y se dice que tiene polarización horizontal. Figura 4 Figura 6

12 páxina 12 m a n u a l d e a n t e n a s La radiación horizontal máxima de una antena horizontal se produce en las direcciones laterales de la antena (ver figura 3). Debido a que la antena horizontal no radia o recibe igual en todas las direcciones horizontales, se conoce como antena direccional. Es una antena utilizada en tv y en FM (ver figura 4). 6 polarización elíptica y circular La polarización de las líneas eléctricas de flujo de una onda electromagnética normalmente permanece constante, pero a veces se hace que gire deliberadamente a medida que la onda se propaga por el espacio. Si esta orientación cambia cuando la señal se propaga desde la antena transmisora, se dice que la señal tiene polarización elíptica (ver figura 5). Un campo magnético de polarización elíptica puede girar a derecha o a izquierda a medida que atraviesa el espacio. La intensidad de la señal puede permanecer constante o no cuando la onda gira. Si la intensidad permanece constante, se dice que la señal tiene polarización circular. La polarización elíptica es útil porque permite la recepción de señales con polarización variable o imprevisible, con un mínimo de desvanecimiento y perdida de señal. De forma ideal, las antenas transmisoras y receptoras deberían de tener polarización elíptica, ya que podrían recibir señales con polarización lineal con una antena con polarización elíptica. Sin embargo, si la señal transmitida tuviera polarización eléctrica opuesta procedente de la antena receptora, habría una considerable perdida de señal.la polarización elíptica generalmente se utiliza en estaciones terrestres para comunicación por satélite. 7 transferencia de potencia máxima Si un transmisor esta diseñado para transmitir la máxima potencia a su antena, la antena debe de ser resonante a la frecuencia de la energía de la onda de radio transmitida desde el transmisor. La corriente de antena es una corriente alterna que fluye de una lado a otro de la antena a la radiofrecuencia de salida del transmisor. La antena actúa como un circuito resonante serie, por lo que la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva a la frecuencia resonante se anulan mutuamente, quedando la resistencia de la antena como única oposicion a la corriente de antena. Así pues cuando la antena esta en resonancia con la salida del transmisor, la corriente de antena es máxima 8 ondas estacionarias de la antena Una onda estacionaria es una onda que se crea cuando una señal se está propagando por un medio de transmisión y es reflejada por culpa de una

13 páxina 13 m a n u a l d e a n t e n a s mala adaptación o por culpa de un final de línea. Supongamos primero que tenemos una línea acabada en circuito abierto y alimentada en uno de sus extremos (ver figura 6). En el momento de alimentar a esta línea de transmisión con una señal senoidal, se crea una onda que se propaga por la línea. Esta señal se irá repitiendo cada longitud de onda landa (una longitud de onda y no media longitud de onda) ya que es una señal Figura 7 senoidal y es periódica. Esto provoca que ahora tengamos una distribución de corrientes que no es constante y que varía en función de la longitud de onda landa. En la figura 6 podemos ver una representación gráfica de como quedaría una distribución de corrientes en la línea que estamos tratando. Una vez que la onda llega al final de la línea, esta es reflejada al no poder continuar su camino, volviendo hacia el generador. Esta onda reflejada tiene un desfase de 90º respecto de la onda incidente, por lo que al sumarse con la onda incidente, tendremos puntos en donde la suma de un máximo y en donde de un mínimo. Esta suma de las dos ondas es la onda estacionaria que estamos buscando. Si en vez de estar acabada la línea en circuito abierto, estuviera acabada en corto circuito, también se reflejaría la onda, pero en vez de estar desfasada 90º, estaría desfasada 180º. También se sumaría a la onda incidente y lógicamente también creará la onda estacionaria (ver figura 7). Una cosa que no se ha comentado, pero que es muy importante, es la posición de los máximos y de los mínimos de una onda estacionaria. Al estar acabada la línea en un circuito abierto, en ese punto no podrá desplazarse la corriente, luego el módulo de la corriente en el extremo de la línea tendrá un mínimo. Por la misma razón, la tensión en ese punto tendrá un máximo, ya que hay máxima concentración de energía. Al ir variando la tensión y la intensidad en la línea, la impedancia también irá variando. Este detalle es importante puesto que una vez que tengamos diseñada nuestra antena, dependiendo del punto en el que la alimentemos, tendremos distinta impedancia. Así por ejemplo, si tenemos un cable de 50 ohmios para alimentar una antena, nos interesará alimentarla por un punto que presente impedancia cercana a 50 ohmios para tener las mínimas perdidas por desacoplo de impedancias. 9 la antena de media onda o dipolo Los valores de la inductancia distribuida y la capacidad distribuida de un cable son tales que la antena será resonante a una frecuencia cuya longitud de

14 páxina 14 m a n u a l d e a n t e n a s onda sea aproximadamente dos veces la longitud física de la antena. Dicho de otra manera, una antena resonante tiene aproximadamente l/2 de largo, la mitad de la longitud de la onda a la cual es resonante y la mitad de la longitud de onda que radia con la máxima eficacia. Por esta razón, la antena utilizada para transmitir señales de radio es la antena de media onda carga de la antena Una antena transmisora o receptora funciona al máximo rendimiento cuando es resonante a la frecuencia que esta transmitiendo o recibiendo. El proceso de sintonizar la antena para llevarla a la resonancia exacta con la frecuencia de salida o entrada se denomina cargar la antena, porque la carga de corriente transportada es máxima cuando se sintoniza a una resonancia exacta. Una antena de longitud fija es resonante a una frecuencia fija. Si la misma antena va a utilizarse para radiar diferentes frecuencias, la frecuencia natural de la antena debe de cambiarse para adaptarse a la nueva frecuencia que se va a radiar. Un método para cambiar la frecuencia de resonancia es cambiar la longitud de la antena, pero normalmente no resulta practico. Otro método es insertar una inductancia concentrada o una capacidad concentrada en serie con la antena. Es decir, una bobina o un condensador colocado en serie cambiara su frecuencia de resonancia.

15 3 propagación en liñas de PC Carrier transmisión En este capítulo vamos a entrar a estudiar la propagación en líneas de transmisión. Veremos también los tipos de líneas y sus características principales 1 tipos Los dos tipos básicos de las líneas de transmisión son bifilares y coaxiales. Las líneas pueden estar equilibradas (simétricas) o desequilibradas (asimétricas). En las líneas equilibradas, los dos cables transportan corriente de RF, con un desfase de 180º entre ellos. En las líneas desequilibradas, un cable esta a potencial de masa y el otro transporta la corriente de RF. Las líneas bifilares, que normalmente funcionan como líneas equilibradas, incluyen líneas aéreas bifilares, de cinta bifilar (cable bifilar plano), conductores dobles trenzados y de par apantallado. Los usos principales de las líneas bifilares aéreas son la distribución de energía, telefonía y telegrafía. Estas líneas pueden utilizarse ocasionalmente entre un transmisor y una antena o entre una antena y un receptor. Sus mayores ventajas son la sencillez y la economía. Su desventaja es la falta de apantallamiento, lo que provoca altas perdidas por radiación de señales y fácil captación de ruidos. Las líneas coaxiales, que normalmente funcionan como líneas desequilibradas, incluyen líneas rígidas (dieléctrico de aire o concéntricas) y líneas flexibles (dieléctrico sólido). Las líneas constan de un conductor interno que transporta energía RF y de una pantalla externa puesta a masa. Las principales ventajas son que la

16 páxina 16 m a n u a l d e a n t e n a s pantalla puesta a masa minimiza la perdida por radiación de señales e impide la captación de ruidos procedentes de fuentes externas 2 caracteristicas Dado que las líneas se utilizan para el envío de señales de diverso tipo a diversas distancias es necesario que estas líneas de transmisión no radien y que además tengan las menores perdidas posibles. Un parámetro de gran importancia en toda línea de transmisión es la impedancia característica. La impedancia característica de una línea podemos definirla como la impedancia que se mediría en un extremo de la línea sí esta fuera de longitud infinita. Dicha impedancia característica depende de la naturaleza de cada línea en particular, y es un parámetro fundamental a la hora de considerar las posibles reflexiones en la misma línea: Si una línea de transmisión esta terminada o conectada a una impedancia igual a su impedancia característica no se producirá reflexión de señal en el extremo de dicha línea y toda la energía transmitida se entregara a la misma. Si el extremo de una línea esta abierto o en cortocircuito, se producirá un cien por cien de reflexión de señal en dicho extremo. Al numero que define la parte de energía que se refleja en un punto de una línea de transmisión se le llama coeficiente de reflexión en ese punto. Si Zo es la impedancia característica de la línea y Zr es la impedancia de cierre, el coeficiente de reflexión viene dado por: r = Zr Zo / (Zr + Zo) Así se dirá que una línea de transmisión esta mejor adaptada cuando el valor de su impedancia de cierre (Impedancia de carga) se acerque mas al de su impedancia característica.

17 4 tv terrestre PC Carrier Es el modo «tradicional» de transmisión de señales de TV. Las señales son analógicas, y con frecuencias muy altas (Very High Frequency, VHF) o ultra altas (Ultra High Frequency, UHF). En breve las señales de transmisión terrestre serán de naturaleza digital. Cuando una antena emisora radia, crea a su alrededor un campo electromagnético cuya intensidad es función de la intensidad que circula por dicha antena y que se va amortiguando a medida que nos alejamos de la misma. Las ondas radiadas por una antena emisora son de 2 tipos: De tierra: se propagan por la superficie de la tierra. Son las causantes del efecto desvanecimiento cuando se reciben con fase distinta que las ondas de espacio De espacio: se propagan por el espacio; son la base de todas las comunicaciones. Las señales de VHF y UHF se propagan rectilíneamente, y en cuanto encuentran una antena receptora inducen en ella una fuerza electromotriz que es aprovechada. Para lograr que una señal llegue a un televisor en óptimas condiciones son necesarios una serie de dispositivos mecánicos y electrónicos: los Sistemas de Recepción de TV Terrestre. 1 los canales de tv Los canales de TV se van a distribuir entre las bandas de frecuencia de VHF y UHF. En VHF se utilizan las bandas I y III (la banda II es utilizada para radiodifusión comercial en FM). La banda I comprende tres canales (2, 3 y 4), situados en el margen de frecuencias que va de los 47 a los 68 MHz. La banda III

18 páxina 18 m a n u a l d e a n t e n a s comprende los canales (5, 6,...,, 11 ) que va desde los 174 a los 223 MHz En UHF se transmite en las bandas IV y V. La banda IV, cuyo margen de frecuencias va de los 470 a los 590 MHz, comprende canales (21, 22,..., 34, ). La banda V incluye 34 canales ( 36, 37,...,68, 69 ), entre las frecuencias de 590 y 862 MHz. (ver figura 8). Figura 8

19 5 decibelio PC Carrier El decibelio (db) expresa la relación entre dos cantidades homogéneas en forma logarítmica. Equivale a la décima parte del Bel que resulta exageradamente grande para las magnitudes normalmente utilizadas en telecomunicación. Su nombre hace honor a Alejandro Graham Bell. Puesto que el origen de decibelio tuvo que ver con impresiones acústicas psicológicas, que son producidas logaritmicamente a la potencia que llega al oído, no es de extrañar que se aplique directamente a la medida de relaciones de potencia: Ap = log P1 / P2 (db) relación de potencias Si suponemos que P1 y P2 son dos potencias desarrolladas sobre la misma impedancia resistiva R, por dos tensiones de valor eficaz V1 y V2 o dos corrientes de valor eficaz I1 o I2 Av = log V1 / V2 (db) relación de tensiones Ai = log I1 / I2 (db) relación de corrientes Hasta aquí nos hemos referido al decibelio como una medida relativa entre dos magnitudes P1 y P2 (V1 y V2 o I1 y I2). Es decir, no tiene sentido decir que en el punto 1 hay db de potencia s no lo referimos a un punto 2 de potencia conocida o no. En el caso de que la potencia en 2 sea conocida podremos conocer la potencia en 1, pero en caso contrario solo podremos hablar de la diferencia de potencia entre ambos puntos. Esto sucede cuando decimos, por ejemplo, que la ganancia en tensión de un amplificador es de db, es decir, estamos

20 páxina m a n u a l d e a n t e n a s diciendo que la tensión a la salida esta db por encima de la tensión a la entrada, o sea estamos referenciando la salida a la entrada, aunque nada sabemos de las tensiones existentes a la entrada y salida del amplificador. Para salir de esta ambigüedad se definen dos magnitudes de amplia utilización en telecomunicación, el dbm y el dbuv, que permiten expresar los niveles de potencia y tensión en db con respecto a un nivel absoluto dbm: expresa el nivel de potencia existente en un punto con respecto a 1mW Ap =log P(mW) / 1(mW) (dbm) dbuv: expresa el nivel de tensión existente en un punto con respecto a 1uV y referenciado a una impedancia determinada Av = log V(uV) / 1(uV) (dbuv)

21 6 o cable coaxial PC Carrier La línea de transmisión utilizada para la distribución de señales de tele visión en sistemas de antena colectiva es el cable coaxial, cutas carac terísticas veremos a continuación. 1 constitucion El cable coaxial esta constituido por dos conductores concéntricos. El conductor interior llamado vivo y el conductor exterior que sirve de blindaje, denominado malla. Ambos conductores están separados mediante un material aislante llamado dieléctrico (ver figura 9). La principal ventaja de este cable es que sus perdidas son bajas, independientemente del ambiente exterior. Asimismo, al estar apantallado ni radia ni recibe parásitos, condición importante tanto para lugares de señal débil como fuerte 2 tipos de cable coaxial Cable coaxial con dieléctrico de aire: Se diferencian dos tipos, en unos se utiliza de soporte y separación de conductores una espiral de polietileno y en otros existen unos canales o perforaciones a lo largo del cable de modo que el polietileno sea el mínimo imprescindible para la sujeción del conductor central. Son cables que presentan atenuaciones muy bajas. Cable con dieléctrico de polietileno celular o esponjoso, que presenta mas consistencia que los anteriores y también perdidas mas elevadas.

22 páxina 22 m a n u a l d e a n t e n a s Cable coaxial con dieléctricos de polietileno macizo, de mayor atenuación y aconsejado solamente para conexiones cortas ( o m aproximadamente) 3 atenuación La atenuación de los cables se expresa en db y aumenta a medida que aumenta la frecuencia.(ver figura ). Una medida muy utilizada es el db/m, nos da idea de la atenuación en db del cable por metro. Si utilizamos un cable con una atenuación de 0,2 db/m para una línea de bajada de antena de 50m, la perdida total en el cable será de 50m * 0,2 db/m= db de perdidas en el cable Figura 9 Figura

23 7 recepción de tv terrestre PC Carrier Podemos hacer una división en dos grandes grupos de instalaciones: Instalaciones individuales Instalaciones colectivas En un principio y con la llegada de la TV, cada usuario disponía de su propia antena en el tejado, independientemente de los demás inquilinos del inmueble. Constituían Instalaciones Individuales de TV Terrestre. Con la aparición de nuevos canales y con la masiva introducción de televisión en los hogares se hizo necesario el desarrollo de Instalaciones Colectivas de TV Terrestre (MATV). 1 materiales para la recepcion de tv Los materiales utilizar en un sistema de recepción de TV terrestre son diversos y dependen del tipo de instalación a realizar. Así nos encontraremos con elementos mecánicos como torretas, accesorios de fijación, mástiles etc., y elementos electrónicos como dispositivos de captación, tratamiento y distribución de la señal o señales detv 2 materiales en antenas colectiva Básicamente en un sistema de antena colectiva nos encontramos con los siguientes elementos: Antenas Preamplificadores

24 páxina 24 m a n u a l d e a n t e n a s Amplificadores de banda ancha Amplificadores monocanal Conversores y moduladores Filtros, atenuadores, mezcla-dores, ecualizadores Repartidores, derivadores, tomas y cajas de paso Cable coaxial Asimismo nos encontraremos con diverso tipo de material como pueden ser conectores, cargas y, evidentemente, las fuentes de alimentación correspondientes.para entender mejor el funcionamiento de una instalación de antena colectiva y en consecuencia poder analizar la función de cada uno de los dispositivos antes mencionados, podemos dividir una instalación en las siguientes partes.(ver figura11) Figura sistema captador de señales Es el conjunto de dispositivos encargados de recibir las señales que, procedentes de los transmisores, emisores y reemisores, se transmiten vía hertziana. Su ubicación es en el exterior, generalmente en el tejado o azotea del edificio. Se compone de los siguientes dispositivos: Antenas Preamplificadores 2.2 equipo de cabeza Es el encargado de recibir las señales provenientes del sistema captador y adecuarlas para su distribución al usuario en las condiciones de calidad requeridas. Generalmente se ubica dentro del edificio, en una zona comunal próxima al sistema captador de señales. Puede decirse que es el cerebro de la instalación y esta constituido por la casi totalidad de los dispositivos activos que componen la instalación, esto es: Amplificadores banda ancha Amplificadores monocanal Conversores Moduladores Asimismo, suelen formar parte del equipo de cabeza los siguientes dispositivos: Filtros Mezcladores Ecualizadores Atenuadores

25 páxina m a n u a l d e a n t e n a s 2.3 red de distribución Se encarga de recoger las señales a la salida del equipo de cabeza y distribuirlas a las tomas de usuarios de la instalación. Su ubicación se distribuye a lo largo de todo el edificio, desde el equipo de cabeza a la ultima toma de usuario. Está compuesta además por el cable coaxial y los conectores, por los siguientes dispositivos: Repartidores Derivadores Tomas y cajas de paso Hay que tener en cuenta que en el proceso de distribución de las señales a las diversas tomas de los usuarios, se producen numerosas perdidas. Es por ello que la red de distribución ha de estar perfectamente calculada para llegar a estas tomas con los niveles de señal adecuados.

26 páxina 26 m a n u a l d e a n t e n a s

27 8 PC Carrier sistemas de antena individual En el caso de instalaciones individuales de televisión terrestre, el mate rial a utilizar será en esencia similar al de antenas colectivas, en este sentido se utilizaran: antenas, amplificadores, repartidores, etc., no obstante existe determinado equipamiento que por sus prestaciones, instalación, costo, etc., no es él mas adecuado para instalaciones de este tipo. Así poniendo un ejemplo, no tendrá ningún sentido montar un sistema de amplificación de cabeza con amplificadores monocanales con alto nivel de tensión de salida para alimentar una instalación de 2 o 3 tomas de usuario. Por el contrario existen dispositivos que por sus prestaciones, instalación y costo, por todo esto se adaptan perfectamente a estas instalaciones pero no son utilizables en instalaciones de antena colectiva. Tal es el caso de las antenas de interiores, amplificadores de vivienda o amplificadores de banda ancha para mástil. (ver figura 12) Figura 12

28 páxina 28 m a n u a l d e a n t e n a s Figura Figura 13 Figura 14

29 páxina 29 m a n u a l d e a n t e n a s 1 antenas interiores Son antenas de reducido tamaño, generalmente de diseño físico cuidado, que se conectan directamente a la entrada del receptor sin necesidad de instalación y cuya ubicación es inmediata al televisor. Generalmente están constituidos por un elemento radiante tipo dipolo, un reflector para UHF y por un dipolo telescópico para VHF. Actualmente las mas utilizadas son las llamadas electrónicas, las cuales incorporan amplificación en UHF y/o VHF (ver figura 13). Estas antenas presentan gran utilidad en viviendas en las que la instalación colectiva del inmueble presenta algún problema de recepción bien por canales todavía no instalados o bien por avería de alguno de ellos. Son utilizables en zonas donde los niveles de señal recibidos son altos y la calidad exigida no es muy elevada. De todas formas no debe pensarse, en la mayoría de los casos, en estas antenas como posible alternativa a las antenas exteriores. 2 amplificadores de vivienda Son amplificadores banda ancha para instalación de interior en la vivienda. Llevan incorporada generalmente la fuente de alimentación y permiten elevar la señal para ampliar él numero de tomas de la vivienda. Como se puede observar están concebidos para ofrecer una solución al reparto interior de la vivienda permitiendo su utilización como cabeceras de pequeñas instalaciones individuales de hasta tomas, gracias a su alta tensión de salida. (ver figura 14) 3 amplificadores banda ancha Son amplificadores para utilización en instalaciones individuales colocados en el mástil de antena. Se alimentan del cable de bajada y presentan mayores niveles de ganancia y tensión que los amplificadores de vivienda.(ver figura) Generalmente presentan varias entradas para las distintas bandas, lo que les permite su conexión directa a las antenas que reciben los distintos canales, no obstante en el caso de niveles de señal muy bajos pueden ir precedidos de un preamplificador para lo cual se les incorpora paso de corriente para su alimentación.

30 páxina m a n u a l d e a n t e n a s

31 9 sistema captador de PC Carrier sinais Veremos ahora los distintos sistemas que se utilizan como sistemas captadores de señales, como diferentes tipos de antenas y preamplificadores. 1 antenas Básicamente las características que debe cumplir una antena de TV son las siguientes: Poseer una buena captación de señal. En particular en las zonas marginales la ganancia debe de ser la mayor posible Evitar la captación de señales reflejadas en edificios, montes, etc., que son causa de imágenes fantasmas o múltiples Evitar reflexiones de señal en el propio sistema, dimensionando la antena convenientemente Debe de captar el mínimo posible de interferencias Debe de ser útil para el mayor numero de canales. Los parámetros más importantes que definen la calidad de una antena de televisión son: Directividad: Es la capacidad de una antena de concentrar la potencia radiada en una determinada dirección del espacio o, inversamente, la capacidad de absorber la potencia incidente en esa dirección. Ganancia: Es la relación entre la potencia recibida o suministrada a un circuito de carga conectado a la antena y la potencia recibida o suministrada al mismo circuito de carga conectado ahora a una antena de referencia orientada de la misma forma al caso anterior

32 páxina 32 m a n u a l d e a n t e n a s Ancho de haz: Es el ángulo formado por los dos ejes imaginarios de unión de la antena con los puntos donde la ganancia a caído 3 db respecto del punto máximo de radiación Relación delante/atrás: Es la relación entre la ganancia de la antena en la dirección máxima de radiación, y la ganancia de la antena en Figura 16 cualquier otra dirección comprendida entre 90 y 270º de la dirección de máxima radiación Ancho de banda: Es el margen de frecuencias dentro del cual la antena mantiene sus características de ganancia directividad, etc.a la hora de analizar una antena, es importante analizar su diagrama de Figura 17 radiación, la figura 16, muestra el diagrama de radiación de una determinada antena. Este diagrama viene a darnos una indicación muy clara de cómo radia esta antena. La ganancia, la directividad, el ancho de banda y la relación delante/atrás son parámetros que podemos determinar de estos diagramas, pero a parte debemos de consultar las características técnicas del fabricante (ver figura17) Figura 18 En la figura18 podemos observar la curva de respuesta en frecuencia de dos antenas, donde se ven sus diferencias 2 antenas yagui Las antenas yagui están formadas por un elemento captador llamado dipolo, un reflector y uno o varios elementos directores.(ver figura19) La función del dipolo es de captación de la señal y tendrá las dimensiones adecuadas para que resuene a la frecuencia del canal a recibir. El reflector colocado detrás del dipolo impide en mayor o menor medida la recepción posterior y refuerza la anterior. Este reflector puede ser sencillo, doble o incluso puede ser una especie de pantalla para aumentar su eficacia. Los directores que se colocan delante del dipolo estrechan el haz o lóbulo

33 páxina 33 m a n u a l d e a n t e n a s de recepción a la vez que lo prolongan. De esta forma se consigue recibir a mayor distancia y, al ser la antena mas directiva se pueden eliminar con mayor facilidad las señales laterales indeseables. Dentro de estas antenas hay unas con unas diferencias consistentes en un apilamiento angular de parrillas directoras, que proporcionan un ancho de banda y una ganancia superior a las configuraciones yagui convencionales. (ver figura ) Otra característica de esta antena es la eliminación de señales reflejadas como consecuencia del estrechamiento del estrechamiento del haz, producido por las parrillas apiladas (ver figura 21). Figura 19 Figura Figura 21 3 antena panel Otra estructura muy utilizada en la recepción de señales de TV terrestre es el llamado panel de dipolos apilados. (ver figura 22). Consiste esta estructura en un numero par de dipolos (generalmente 2 o 4), separados de tal forma que se suman los efectos de los dipolos consiguiéndose una antena de ganancia media y un buen ancho de banda. 4 antenas especiales Antena electrónica con amplificación separada incorporada, dotada de filtros rechazadores de bandas de telecomunicación. Esta antena se utiliza cuando

34 páxina 34 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 22 hay necesidades estéticas, donde prime el espacio o la movilidad, como puede ser caravanas,camping o incluso balcones (ver figura 23). Antena omnidireccional pasiva de cuatro dipolos, ideada para utilizar en embarcaciones, caravanas y camping. Es ideal donde la calidad de la señal no sean problemáticas, dimensionada para cubrir la banda de UHF (ver figura 24). Antena de FM, es una antena omnireccional para su instalación en instalaciones colectivas o individuales donde se requiera recibir la banda de FM (ver figura ) 5 preamplificadores Los preamplificadores generalmente se usan junto con antenas para amplificar aquellas señales radiadas que son relativamente débiles. Están diseñados para obtener respuestas con muy baja figura de ruido y normalmente vienen

35 páxina m a n u a l d e a n t e n a s Figura 24 Figura 23 Figura 46 Figura 26 Figura alojados en caja estanca para que puedan ser usados en el exterior y su montaje es sobre mástil (ver figura26). Además dada su proximidad con la antena se minimizan las posibles perdidas provocadas por los cables. Algunos modelos incorporan amplificadores que cubren todo el rango de frecuencias, mientras que otros tienen dos o tres, cada uno de los cuales sintonizado a una pequeña porción del de la banda de frecuencias. La figura de ruido (FN) es la especificación más importante de la preamplificación esta determina la cantidad de ruido que es agregado al sistema MATV a la vez que amplifica una señal de entrada muy débil hasta una relación señal-ruido aceptable (S/ N).El valor mínimo esperado en unidades de alta calidad es de 2 db, medida desde la salida hasta la entrada del dispositivo (mayor que la FN Figura 27

36 páxina 36 m a n u a l d e a n t e n a s del primer transistor, normalmente indicado por algunos fabricantes). Un preamplificador ha de tener una ganancia adecuada de tal manera que el nivel de la señal aumente para compensar las perdidas de la descarga. Rango típico de ganancias: desde a db como máximo. Las especificaciones del ancho de banda proporcionan información a cerca de que canales cubre un preamplificador así como sugiere la forma en que se construye dicho dispositivo (ver figura 27).

37 PC Carrier materiais do equipo de cabeza Veremos ahora los distintos materiales que podemos utilizar para el equipo de cabeza, como los amplificadores, conversores, moduladores, mezcladores, filtros, atenuadores y ecualizadores. 1 amplificadores Son dispositivos encargados de aumentar el nivel de la señal existente, de forma que a su salida tengamos un nivel superior al que hay a su entrada. CARACTERÍSTICAS: Sus características más importantes son: La ganancia: se mide en db y representa la diferencia de nivel de señal existente entre la entrada y la salida del dispositivo. La figura de ruido: se expresa en db y representa la cantidad de ruido que se añade a la señal en el amplificador. La tensión máxima de salida: se expresa en mv, dbmv o dbuv y representa el nivel máximo de señal que el amplificador es capaz de entregar a su salida sin distorsión TIPOS: La elección de un amplificador dependerá en cada caso de la aplicación a la que va destinado, de tal forma que las características antes mencionadas tendrán una mayor o menor aplicación. Si el amplificador tiene diferentes bandas de frecuencias de entrada, esto implica utilizar un filtro de paso-banda para eliminar las porciones intermedias entre las distintas bandas. De todas formas, si se usasen dos amplificadores desde la banda de VHF esto ya no sería un problema. El uso de filtros de entrada de paso-banda provoca perdidas de señal, al mismo tiempo que también provoca una disminución en la sensibilidad con un

38 páxina 38 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 28 aumento de la figura de ruido. Los amplificadores pueden sufrir un fenómeno llamado compresión, esta representa un punto donde la señal de entrada es tan alta que satura al amplificador lo que implica por tanto la limitación de que la señal de salida no podrá ser para nada alta. Los amplificadores monocanal pueden verse afectados por una forma de distorsión conocida como intermodulación. Esto ocurre cuando los portadores de audio y vídeo de la señal de TV se interfieren mútuamente e interaccionan u oscilan a la vez. Otro fenómeno que se produce en los amplificadores es debido a la modulación cruzada. Esta ocurre cuando la modulación de un canal se descarga en un canal adyacente. Este hecho produce líneas que oscilan por la pantalla. Cuanto mayor sea el ancho de banda del preamplificador mayor es la posibilidad de que se produzca modulación cruzada. La máxima tensión de salida de un amplificador de banda ancha viene determinada para un cierto nivel de modulación cruzada cuando el dispositivo lleva un número específico de canales. Figura 29 Figura

39 páxina 39 m a n u a l d e a n t e n a s Las centrales amplificadores se diferencian de los amplificadores de señales radiadas porque están diseñados para suministrar altos niveles de salida, con tal que la señal de entrada tenga una S/N adecuado mientras que las centrales amplificadoras pueden tener ganancias tanto fijas como ajustables, la mayoría tienen un rango de ajuste de db. Además también suelen tener un ecualizador de pendiente ya sea incorporado o enchufable para compensar perdidas de alta frecuencia ((ver figura 28). Los fabricantes especifican el máximo nivel de salida para que dicha ganancia pueda ser reducida si el nivel de entrada es muy alto, evitando así la compresión de la señal (ver figura 29). En esos casos la figura de ruido no es una especificación importante dado que la relación señal ruido normalmente es lo suficientemente grande. 2 conversores Son dispositivos que permiten el paso de emisiones de un canal en otro canal. En definitiva son dispositivos que convierten una canal de entrada en otro distinto de salida (ver figura ). Su principio de funcionamiento básico es el de hacer batir (combinar) las frecuencias de entrada con la de un oscilador situado en el interior del dispositivo de forma que se generen diversas combinaciones de frecuencias de las cuales mediante filtros a la salda se seleccionan solamente las requeridas. La frecuencia del oscilador ha de ser muy pura e igual a la diferencia entre la portadora de vídeo del canal de entrada y la portadora de vídeo del canal de salida. La utilización de estos dispositivos es aconsejable en el caso de instalaciones de antena colectiva con un numero muy elevado de tomas y en el que la longitud del cable coaxial hasta la ultima toma es muy grande y hace aconsejable distribuir en canales de VHF o cuando existen canales de UHF Figura 31 Figura 32

40 páxina m a n u a l d e a n t e n a s muy separados en frecuencia, que son difíciles de ecualizar (En la figura 31 podemos ver sus características técnicas). También son de gran utilidad cuando se reciben canales muy próximos y es necesario separarlos para llevarlos al televisor y evitar posibles interacciones entre los mismos (En la figura 32 podemos ver su esquema de conexión). 3 moduladores Son dispositivos que permiten a partir de las señales de entrada de vídeo y audio generar una señal modulada en un canal de RF (ver figura 33). Figura 33 Se utilizan fundamentalmente en sistemas de TV satélite cuando las unidades interiores usadas no incorporan modulación. Asimismo pueden utilizarse en circuito cerrado de TV, en señales procedentes de videoreproductores, en instalaciones de antena colectiva con servicio de vigilancia integrada, etc. 4 mezcladores Son dispositivos destinados a recibir distintas señales de TV por sus distintas entradas y canalizarlas a su salida por un solo cable (ver figuras 34 y ). Las principales características que debe de cumplir un mezclador son (figura36). Buena adaptación en las entradas y la salidas. Bajas perdidas Rechazo entre salida. Dependiendo de su utilización existen diversos tipos de mezcladores (En las figuras 37, 38 y 39 podemos ver diferentes esquemas de instalación): De caja de antena De mástil De interior de vivienda

41 páxina 41 m a n u a l d e a n t e n a s Figura Figura 34 Figura 36 Figura 37 5 filtros Son dispositivos destinados a seleccionar determinadas frecuencias (ver figura ). Sus principales características son las de perdidas de inserción, y el rechazo al canal adyacente (ver figura 41). La primera característica indica en db la disminución de señal entre la entrada y salida del filtro. El rechazo mide la capacidad del filtro para rechazar las frecuencias no deseadas y se expresa en db. En la figura 42 podemos observar su esquema de conexión Otros tipos de filtros son los denominados filtros trampa, que son dispositivos encargados de rechazar determinadas frecuencias indeseadas (ver figura 43). En las figuras 44 y podemos ver sus características y su esquema de conexión

42 páxina 42 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 38 6 atenuadores Son elementos destinados a producir en la parte de la instalación donde se insertan un descenso o atenuación de la señal. (ver figura 46). Se emplean para equilibrar señales, evitar saturación de los amplificadores, etc. Una característica importante en un atenuador es el hecho de mantener constante la impedancia de entrada y salida. (ver figura 47).

43 páxina 43 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 39 Figura 41 Figura 42 Figura 43

44 páxina 44 m a n u a l d e a n t e n a s Figura En la figura 48 podemos ver su esquema de instalación. Figura 44

45 páxina m a n u a l d e a n t e n a s Figura 46 Figura Figura 47 Figura 48 Figura 49

46 páxina 46 m a n u a l d e a n t e n a s 7 ecualizadores Son dispositivos electrónicos encargados de equilibrar en la salida o salidas los niveles de las señales presentes en la entrada o entradas (ver figura 49). Se utilizan en instalaciones en las que se reciben dos, tres o más canales de TV con distintos niveles de señal, permitiendo igualar dichos niveles. (ver figura 50). Figura 50

47 11 PC Carrier materiais de rede de distribución Veremos ahora los distintos materiales que podemos utilizar para la red de distribución, como los repartidores, derivadores, cajas de peso y tomas... 1 repartidores Son dispositivos que distribuyen la señal de entrada en múltiples salidas permitiendo la generación de varias líneas de bajada a partir de una sola entrada (ver figura 51). Las características más importantes a tener en cuenta en estos dispositivos son (ver figura52): Atenuación (db) Adaptación de entradas y salidas (R.O.E) Rechazo entre salidas (db) La atenuación y el rechazo entre salidas miden las perdidas producidas al paso de la señal. La adaptación mide los niveles de reflexión de señal como consecuencia de la posible desadaptación de impedancias entre el dispositivo y el cable coaxial en entrada y salida El rechazo entre salidas es un parámetro de gran importancia, porque es una medida de cómo afecta a las demás salidas las señales parásitas o desadaptaciones existentes en una de ellas. En la figura 53 podemos ver su esquema de conexión. Figura 51

48 páxina 48 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 52 2 derivadores Son dispositivos que producen una o varias ramificaciones en una línea de distribución de bajada tomando parte de la señal que circula por ella sin practicamente afectarla. Existen varios tipos: Derivador inductivo 2D (ver figura 54, derivador de interior y figura 55 derivador de exterior, en la página siguiente): reparten la señal en dos direcciones, se utilizan en instalaciones colectivas terrestres y de satélite. Estos derivadores inductivos permiten minimizar las perdidas de Figura 53 paso, el paso de DC en los derivadores de interior permiten reamplificar en línea telealimentando el equipo. Debemos de prestar especial cuidado en su colocación, ya que la elección de este depende de la plan- Figura 54

49 páxina 49 m a n u a l d e a n t e n a s ta en que lo instalemos. En la figura 56 podemos ver sus características, y en la figura 57 podemos ver su esquema de colocación. Derivadores de FI 2D (Figura 58): se utilizan en instalaciones con señales de satélite, cuando nos interese distribuir la señal directa del conversor de la parábola a cada uno de los abonados, estos con este sistema podrían sintonizar cualquier canal de satélite escogido. En la figura 59 podemos ver sus características técnicas, y en las figuras Figura y 61 de las páginas siguientes, podemos ver sus esquemas de instalación Derivadores inductivos 4D: igual que los de 2D pero reparten la señal en cuatro direcciones (ver figuras 62 y 63). Derivadores de FI 4D: igual que los de FI 4D pero reparten la señal en cuatro direcciones (figuras 64 y 65). Sus características más importantes son, además de la adaptación de entrada y salida: Figura 56

50 páxina 50 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 58 Figura 62 Figura 57 Figura 64 Figura 59 Atenuación en derivación (db) Atenuación en paso (db) Rechazo entre salidas (db) La atenuación en derivación indica cuantos db quedara atenuada la señal en las salidas con respecto a la entrada. La atenuación en paso indica cuantos db se atenúa la señal al pasar entre la entrada y la salida en la línea principal para continuar hacia los demás derivadores conectados en la misma línea. Con el fin de compensar en cada derivador las perdidas debidas a la diferencia de longitud de la línea de bajada según la planta que vayan

51 páxina 51 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 60 Figura 63

52 páxina 52 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 61 situados, existen distintos tipos de derivadores con distinta atenuación de derivación 3 cajas de paso y tomas Son elementos que permiten al usuario obtener la señal de la línea para aplicarla a la entrada del televisor. Las principales características a tener en cuenta en las cajas de paso son: Atenuación de derivación (db) Atenuación de paso (db) Rechazos entre salidas (db)

53 páxina 53 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 65 Figura 66 Figura 67 Figura 68 Las cajas de paso se instalan sobre la línea de distribución de forma que la línea tras pasar por ellas tiene que continuar hasta otra cajas (ver figura 66). En este sentido puede decirse que las cajas de paso son derivadores que incorporan la toma de usuario. En la figura 68 y 69 podemos ver sus características técnicas En el caso de las tomas, estas se colocan generalmente a la salida de un derivador, de forma que la línea llega a la toma, entregando la señal al usuario (ver figura 67). En la figura 70 podemos ver sus características técnicas.

54 páxina 54 m a n u a l d e a n t e n a s Figura 68 Figura 70

55 12 instalacións de antena PC Carrier colectiva (matv) Veremos ahora los pasos que es necesario seguir en la instalación de una antena colectiva, como la configuración de la instalación o la distribución de señal en antenas colectivas. 1 configuración de la instalación A la hora de llevar a cabo una instalación de recepción de TV terrestre son múltiples las consideraciones que hay que tener en cuenta. Dichas consideraciones, aunque algunas de ellas comunes, variaran sustancialmente dependiendo de que se trate de una instalación individual o colectiva. Hemos visto que el material a utilizar puede diferir entre un caso y otro. Es conveniente cuando se recibe un aviso para realizar una instalación colectiva, planificar esta y proceder a una simulación de las características que posteriormente nos encontraremos en el lugar de la instalación. Esto nos evitara un gran numero de problemas. Estos sistemas de distribución de canales de TV terrestre se conocen con el nombre de sistemas de MATV (Master Antenna Televisión) y en el caso de que lleven añadidos canales de TV satélite reciben el nombre, de SMATV (Satélite Master Antenna Televisión). Como hemos visto hasta aquí, básicamente una instalación de antena colectiva consiste en un conjunto de dispositivos de diversa índole interconectados entre sí y destinados a recibir las señales de TV y distribuirlas a las distintas viviendas que componen el edificio. Asimismo hemos visto que una instalación de antena colectiva se compone de tres partes básicas: